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二氧化碳捕集及封存技术探索研究——以陕煤集团榆林化学公司为例

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 316-323页

作者：肖江宋世杰刘兰兰白治学陕西煤业化工集团榆林化学有限责任公司陕西榆林719000

践行减排降碳措施,落实“双碳”目标是煤化工企业走向高端化、多元化、低碳型发展的重要转型契机。陕煤集团榆林化学有限责任公司谋划400万t/a二氧化碳捕集、运输及封存(CCS)示范项目及开展40万t/a先导试验项目助力国家碳达峰、碳中和... 详细信息

践行减排降碳措施,落实“双碳”目标是煤化工企业走向高端化、多元化、低碳型发展的重要转型契机。陕煤集团榆林化学有限责任公司谋划400万t/a二氧化碳捕集、运输及封存(CCS)示范项目及开展40万t/a先导试验项目助力国家碳达峰、碳中和。在借鉴神华10万t CCS示范项目经验基础上,依据已建180万t/a乙二醇项目中产生的CO_(2),设计了高纯(98.94%)和低纯(77.78%)2种超临界CO_(2)封存流程;结合对鄂尔多斯盆地东部三叠系、二叠系咸水层的认识,找寻了3套物性较好且CO_(2)封存潜力巨大的地质咸水层(刘家沟组、石千峰组、石盒子组);在深入CO_(2)储存层盖层及存储容量评估分析,认为CO_(2)在超过1000 m的咸水层封存环境最佳;通过设计4口注入封存井并结合数值模拟方法对40万t/a CO_(2)的封存运行机制进行研究分析得出理论可行;设计采用PNX测井、井下光纤传感及地表InSAR等监测方法搭建起CO_(2)从井筒到储层再到储层扩散一体化的监测监控管理平台;从CCS当前经济技术成本、产业政策发展以及机遇挑战现状展望出煤化工开展CCS非常具有潜力。

关键词：减碳降碳二氧化碳捕集、运输及封存咸水层 “双碳”目标

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矿用锚杆动态力学性能试验研究

煤炭工程 2024年第7期56卷 73-78页

作者：沈伟付玉凯赵玉宝山世昌牛清河周鹏赫中国中煤能源集团有限公司北京100010 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中煤陕西榆林大海则煤业有限公司陕西榆林719014

为研究冲击载荷作用下矿用锚杆的动态力学性能,选取蒙陕矿区冲击地压巷道常用的锚杆材料,利用AW-1500微机控制电液伺服试验机和落锤冲击试验机分别测试了锚杆的静、动载力学性能,获取了锚杆载荷与位移曲线、冲击力时程曲线、位移时程曲... 详细信息

为研究冲击载荷作用下矿用锚杆的动态力学性能,选取蒙陕矿区冲击地压巷道常用的锚杆材料,利用AW-1500微机控制电液伺服试验机和落锤冲击试验机分别测试了锚杆的静、动载力学性能,获取了锚杆载荷与位移曲线、冲击力时程曲线、位移时程曲线等数据。研究发现:锚杆冲击力时程曲线分为急剧增加、平稳和衰减三个阶段。随着冲击次数或冲击能量的增加,锚杆的冲击力峰值逐步增加,锚杆冲击力稳定在200~300 kN之间,当锚杆达到冲击破断时,冲击力峰值位于250~300 kN之间。冲击载荷作用下锚杆杆体破断位置颈缩不明显,表现出明显的脆断特征,动态破断载荷略大于其静载破断载荷,而延伸率大幅度降低,动载下的断后延伸率为10%左右。该研究结果可为冲击地压巷道锚杆支护设计和材料选取提供一定的试验依据。

关键词：深部巷道锚杆冲击载荷落锤冲击力学特性

基于Piper-层次聚类-灰色关联度的突水水源识别

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煤炭科学技术 2024年第S1期52卷 221-227页

作者：潘军庆阳新庄煤业有限公司新庄煤矿甘肃庆阳745203

快速准确地识别煤矿突水的来源对于煤矿安全开采十分重要,是煤矿防治水的基础工作。基于Piper三线图-层次聚类-灰色关联度的综合方法对甘肃省某煤矿的突水水源进行了识别。工作面井下排水、断层裂隙水和顶板砂岩裂隙水的水化学类型均为S... 详细信息

快速准确地识别煤矿突水的来源对于煤矿安全开采十分重要,是煤矿防治水的基础工作。基于Piper三线图-层次聚类-灰色关联度的综合方法对甘肃省某煤矿的突水水源进行了识别。工作面井下排水、断层裂隙水和顶板砂岩裂隙水的水化学类型均为SO4-K·Na型水,地表水水化学类型为SO4·HCO3-Ca型水。在Piper三线图中,井下排水与其他类型水在图中的距离较远,初步判断井下排水是来自多种水源的混合水。通过层次聚类分析得到煤层开采产生的井下排水与顶板砂岩裂隙水以及断层裂隙水的水质特征相对距离较近,特征类似。最后,采用灰色关联度判别模型进行判断,结果表明煤层顶板裂隙水以及断层裂隙水与井下排水的关联度较好。综合上述3种方法可知,工作面开采产生的井下排水主要来源于顶板砂岩水和断层裂隙水,与地表水的关系较小。推测可能是在开采过程中地层扰动导致的顶板水补给以及导水裂隙带导通孔隙水补给。因此,顶板含水层和导水裂隙带的研究与探查是该煤矿今后防治水工作的重点。

关键词：矿井突水水源识别水化学特征 Piper三线图层次聚类灰色关联度

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马来酸酐熔融接枝聚烯烃的制备及其应用

塑料 2024年第2期53卷 63-67,73页

作者：曹妮董福华完继光张会军中煤陕西榆林能源化工有限公司陕西榆林719000

通过熔融挤出反应制备了聚烯烃接枝马来酸酐相容剂,以聚丙烯为基体,利用正交实验,研究了马来酸酐(MAH)含量、过氧化二异丙苯(DCP)含量、苯乙烯(St)含量以及聚乙烯(PE)含量对接枝率的影响,并将自制的相容剂用于玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复... 详细信息

通过熔融挤出反应制备了聚烯烃接枝马来酸酐相容剂,以聚丙烯为基体,利用正交实验,研究了马来酸酐(MAH)含量、过氧化二异丙苯(DCP)含量、苯乙烯(St)含量以及聚乙烯(PE)含量对接枝率的影响,并将自制的相容剂用于玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合材料,对力学性能和断面形貌进行了测试分析。结果表明,傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示,MAH、苯乙烯成功接枝到PP/PE上;加入苯乙烯后,接枝率明显提升;4种因素对接枝率的影响顺序为苯乙烯>PE>MAH>DCP,最佳配方为MAH含量为5%、DCP含量为0.2%、苯乙烯含量为5%、PE含量为10%;自制相容剂对GF/PP增容效果较好,力学性能显著提升。

关键词：马来酸酐熔融接枝接枝率复合材料力学性能

蒙脱石/二烷基二硫代磷酸钼复合润滑油添加剂的摩擦学性能

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 170-179页

作者：康向南钟升旭丁锐马军李梁朱玉芹国家能源集团宁夏煤业公司枣泉煤矿宁夏灵武750409 中煤科工机器人科技有限公司广东深圳518052

添加剂是改善润滑油性能的重要手段,对蒙脱石(MMT)和有机钼复合润滑油添加剂的减摩抗磨性能进行了研究,期望取得较单一添加剂更优异的润滑效果,提高机械设备在恶劣工况下的运行稳定性和安全性。研究结果表明:有机钼中的二烷基二硫代磷酸... 详细信息

添加剂是改善润滑油性能的重要手段,对蒙脱石(MMT)和有机钼复合润滑油添加剂的减摩抗磨性能进行了研究,期望取得较单一添加剂更优异的润滑效果,提高机械设备在恶劣工况下的运行稳定性和安全性。研究结果表明:有机钼中的二烷基二硫代磷酸钼(MoDDP)和MMT作为单一润滑油添加剂均表现出较好的润滑性能,随着MMT和MoDDP添加质量分数的增加,摩擦系数和磨斑直径呈现先降低后升高的趋势,MMT和MoDDP的最佳添加质量分数分别为3.0%和1.5%。与基础油相比,1.5%MoDDP可分别降低41.0%的摩擦系数和48.9%的磨斑直径,3.0%MMT可分别降低40.6%的摩擦系数和48.2%的磨斑直径。与单一添加剂MMT、MoDDP相比,3.0%MMT/1.5%MoDDP复合添加剂可进一步改善润滑油的减摩抗磨性能,相较于基础油,可分别降低56.3%的摩擦系数和52.3%的磨斑直径。MMT和MoDDP具有优良的润滑性能和协同作用,润滑过程中能生成MoS_(2)、MoO_(2)、FeS_(2)、Fe_(2)O_(3)化学反应膜和SiO_(2)物理吸附膜,能够有效地降低摩擦、减少磨损。

关键词：蒙脱石二烷基二硫代磷酸钼复合润滑油添加剂减摩抗磨

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电石炉电极电流智能切换控制系统

控制工程 2024年第6期31卷 1146-1152页

作者：孙江鹏陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司陕西榆林718000

当原料、炉况和加料过程发生未知变化时,电石炉电极控制系统的特性发生变化,导致PI控制系统难以满足电石炉的控制目标。将电石炉的动态特性与模糊自适应PI控制、规则切换控制相结合,提出了电石炉电极控制系统智能切换控制方法。设计了... 详细信息

当原料、炉况和加料过程发生未知变化时,电石炉电极控制系统的特性发生变化,导致PI控制系统难以满足电石炉的控制目标。将电石炉的动态特性与模糊自适应PI控制、规则切换控制相结合,提出了电石炉电极控制系统智能切换控制方法。设计了可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)系统软硬件平台,开发了基于所提控制方法的应用软件并研发了电石炉电极电流控制系统,成功应用于神木电化发展有限公司电石分厂。长期运行结果表明,采用所研制的电石炉电极电流控制系统,实现了生产过程的安全稳定运行,可以将电石炉电极电流控制在工艺规定的目标值范围内,提高了产品质量,降低了生产能耗,提高了企业的经济效益。

关键词：切换控制模糊自适应PI控制电极电流控制系统电石生产过程

水泥-粉煤灰胶结矸石充填材料的流变特性与固结机理

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有色金属工程 2024年第6期14卷 134-143页

作者：王小勇王照明许海龙张思达张飞龙陕西煤业化工集团陕西小保当矿业有限公司陕西榆林719302 陕西煤业化工集团神南矿业有限公司陕西榆林719302 陕西天地地质有限责任公司西安710054

将粉煤灰、水泥、煤矸石和水作为充填材料进行充填,既能实现固体废弃物的资源化利用,还能有效控制矿山地表沉降。研究针对胶结矸石充填材料进行了流变测试、力学性能测试以及水化特性试验,分别研究了矸石充填材料的流变特性、抗压强度... 详细信息

将粉煤灰、水泥、煤矸石和水作为充填材料进行充填,既能实现固体废弃物的资源化利用,还能有效控制矿山地表沉降。研究针对胶结矸石充填材料进行了流变测试、力学性能测试以及水化特性试验,分别研究了矸石充填材料的流变特性、抗压强度、水化产物以及微观结构。结果表明:当325普通硅酸盐水泥含量为15%、低钙粉煤灰掺量超20%、料浆质量浓度保持在77%以上时,所制备的矸石充填试样28 d龄期的最小抗压强度超4.229 MPa,可以为井下充填开采提供良好的顶板支撑。通过流变试验探究了粉煤灰掺量和料浆质量浓度变化对矸石充填料浆流变性能的影响,并得到了充填料浆所对应的流变参数以及流变方程拟合。此外,对矸石胶结充填材料的矿物成分、水化产物以及微观结构进行了研究。研究可为大宗固体废弃物在矿山充填领域应用提供一定的理论指导。

关键词：固废抗压强度流变特性水化特性固结机理

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宽高比对煤柱型冲击地压影响规律的实验研究

煤炭学报 2024年第3期49卷 1303-1317页

作者：朱志洁姚振华陈昆吕飞韩军王来贵辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 陕西华彬雅店煤业有限公司陕西咸阳712000

我国深部煤炭开采日趋复杂,区段煤柱在采动、构造或坚硬顶底板影响下极易诱发煤柱型冲击地压,煤柱型冲击地压的防治已成为煤矿安全高效开采的难题,研究不同宽高比条件下区段煤柱的力学性能及冲击破坏特性对煤柱型冲击地压防治具有积极... 详细信息

我国深部煤炭开采日趋复杂,区段煤柱在采动、构造或坚硬顶底板影响下极易诱发煤柱型冲击地压,煤柱型冲击地压的防治已成为煤矿安全高效开采的难题,研究不同宽高比条件下区段煤柱的力学性能及冲击破坏特性对煤柱型冲击地压防治具有积极意义。采用不同宽高比煤样的“岩-煤-岩”组合体进行了单轴压缩实验,通过分析煤岩组合体的冲击倾向性、动态破坏特征、分形维数和声发射特征参数等,研究了宽高比对煤柱冲击破坏的影响规律。结果发现:①煤柱的宽高比对煤岩组合体的冲击倾向性具有显著影响,宽高比不小于2∶1时,其冲击能量指数K_(E)为1.82~2.65,冲击倾向性无明显变化;小于2∶1时冲击倾向性呈先升高后降低的趋势,1∶1时K_(E)最大,达到了15.43。②随宽高比减小,煤岩组合体破坏特征依次表现为:拉压破坏—压剪破坏—拉剪破坏。煤柱宽高比为5∶1~3∶1时,煤岩组合体破坏较为缓慢;宽高比为2∶1时开始出现片状煤屑弹出,冲击破坏剧烈程度较低;宽高比为1∶1和0.75∶1时,具有明显的冲击破坏特性;宽高比为0.5∶1时,煤岩组合体整体稳定性下降,相对0.75∶1煤岩组合体煤柱破坏的剧烈程度降低。③峰后声发射能量释放率与分形维数D变化规律相似,均随宽高比减小呈先升高后降低的趋势。宽高比不小于2∶1时,煤岩组合体破坏过程中能量持续释放时间较长,煤柱破坏平缓;宽高比为1∶1时,能量释放率和D值明显增大,相较宽高比不小于2∶1煤岩组合体的能量释放率增大了约4倍,D值增大了0.18~0.23,煤柱冲击破坏最为剧烈;宽高比0.75∶1煤岩组合体能量释放率与D值分别降低了约10%和0.01,破坏剧烈程度与1∶1煤岩组合体相近;宽高比减小至0.5∶1时,相关参数的降低幅度约为0.75∶1煤岩组合体的6倍,破坏剧烈程度相对较小。研究表明:宽高比对煤柱的冲击破坏具有显著影响,整体上,煤柱冲击破坏剧烈程度随宽高比减小(5∶1~0.5∶1)呈先升高后逐渐降低的趋势;煤柱宽高比大于3∶1时,煤柱冲击危险性相对较小,煤柱宽高比为1∶1和0.75∶1时冲击危险性较大,0.5∶1次之。

关键词：煤柱型冲击地压煤柱宽高比煤岩组合体声发射分形维数

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近距离煤层回采巷道非对称破坏机理及其控制

采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 242-254页

作者：丁自伟李帅张杰蔡敏博李亮姬东康萌西安科技大学能源学院陕西西安710054 陕西陕煤韩城矿业有限公司下峪口煤矿陕西渭南714000 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司陕西西安710199

近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响。针对下峪口煤矿3#_(下)煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的... 详细信息

近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响。针对下峪口煤矿3#_(下)煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的方法,探究23306下进风巷掘进期间产生的非对称变形机理,并提出合理的巷道支护参数及工艺,改善了巷道围岩条件。研究结果表明:上位煤层遗留煤柱及本煤层邻近采空区的存在导致巷道围岩主应力方向及大小发生变化,而非均匀的应力分布致使巷道围岩塑性区呈现蝶形破坏,巷道顶板水平应力变化幅度大、剪切应力大,造成巷道顶板极度破碎,顶板至上覆采空区间全为塑性区分布,顶板两侧应力及塑性区的差异性分布是造成巷道非对称变形的主要原因;数值模拟得到煤柱内X-Y,X-Z,Z-Z方向的应力受本煤层邻近采空区的影响较大,巷道两侧应力大小不等,致使巷道产生非对称变形;根据巷道围岩的受力状态、工作面地质条件及支护成本,优化了巷道支护参数,现场应用效果良好。

关键词：近距离煤层回采巷道非对称变形蝶形破坏围岩控制